ELETRÔNICA DE POTÊNCIA I Aula 12 Considerações adicionais sobre retificadores

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1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA ELETRÔNICA DE POTÊNCIA I Aula 12 Considerações adicionais sobre retificadores, Dr. Eng. leandromichels@gmail.com 1

2 Limitação da corrente de partida Retificadores com filtro capacitivo apresentam elevadas correntes de partida Em muitas aplicações, estes picos de corrente de partida são inaceitáveis. Nestes casos, usa-se se circuitos limitadores de partida v 1 i 1 C 1 R I 1p = V R p s Aumentando-se a resistência em série s entre a fonte e o capacitor, limita-se a corrente de partida Em regime, a resistência é retirada do circuito 2

3 Limitação da corrente de partida NTC (resistor com coeficiente de temperatura negativo) potências menores que 200W A resistência de R s diminui com a elevação da temperatura Aplicações Reatores para lâmpadas, pequenos equipamentos eletrônicos Desvantagens aquecimento, perdas elevadas, pode queimar em partidas sucessivas R s i 1 v 1 C 1 R v o 3

4 Limitação da corrente de partida TRIAC (tiristor bidirecional) potências menores que 1000W A resistência R s é inserida somente durante a partida do circuito, sendo posteriormente curto- circuitada Aplicações Computadores, eletrodomésticos Desvantagens aquecimento, perdas em operação, custo mais elevado T 1 i 1 v 1 R s C 1 R v o 4

5 Limitação da corrente de partida Contactor potências maiores que 1000W A resistência R s é inserida somente durante a partida do circuito, sendo posteriormente curto- circuitada Aplicações No-breaks breaks,, acionamento de motores, retificadores industriais Desvantagens a manobra mecânica pode provocar arco elétrico e desgaste prematuro S 1 i 1 v 1 C 1 R v o 5

6 Retificadores 3Φ3 com transformador - Impacto do transformador na forma de onda da corrente de entrada Transformador - i A1 A A i A2 i L i CA1 i CA2 v CA1 v AB1 v CA2 v AB2 R L i B1 i C1 C i BC1 v BC1 i AB1 C i BC2 v BC2 i AB2 i B2 B i C2 X L v L 6

7 Retificadores 3Φ3 com transformador - Formas de onda - I=50A V o =57,73V f=50hz N1=1 N2=1 Secundário Primário rio 7

8 Retificadores 3Φ3 com transformador - Formas de onda - I=50A V o =57,73V f=50hz N1=1 N2=1 Secundário Primário rio 8

9 Retificadores 3Φ3 com transformador -Y Impacto do transformador na forma de onda da corrente de entrada Transformador -Y i A1 A i A2 i L i CA1 i B1 v CA1 i BC1 i v A2 AB1 i v C2 AB1 N v A2 v B2 R L X L v L i C1 C v BC1 i C2 i B2 i B2 i C2 9

10 Retificadores 3Φ3 com transformador -Y Formas de onda -Y I=50A V o =57,73V f=50hz N1=1.73 N2=1 Secundário Primário rio 10

11 Retificadores 3Φ3 com transformador -Y Formas de onda -Y I=50A V o =57,73V f=50hz N1=1.73 N2=1 Secundário Primário rio Formas de onda de corrente diferentes espectros idênticos 11

12 Associação de retificadores Permite reduzir-se a ondulação da tensão e da corrente de saída Possibilita a divisão da potência entre os retificadores Reduz significativamente a taxa de distorção harmônica da corrente de entrada Aplicações acionamento de motores de grande potência, conversores para linhas de transmissão A tensão/corrente de saída pode ser controlada retificadores semicontrolados ou totalmente controlados (empregam tiristores) 12

13 Associação de retificadores Associação série s 12 pulsos Ligação mais usual primário rio em delta i 1 i 11 i d1 v 1 v 2 v d1 i L v 3 R L v L i 12 i d2 X L Y v d2 VL = Vd 1 + Vd 2 I L = Id1 = Id 2 13

14 Associação de retificadores Associação série s 12 pulsos 14

15 Associação de retificadores Associação série s 12 pulsos 15

16 Associação de retificadores Associação série s 12 pulsos 16

17 Associação de retificadores Associação paralelo 12 pulsos Ligação mais usual primário rio em delta Necessita reator de interfase (R( 1 ) i 1 i 11 i d1 R 1 v 1 v 2 v d1 i L v 3 R L v L i 12 i d2 X L Y v d2 IL = Id1 + Id 2 VL Vd1 Vd 2 17

18 Associação de retificadores Associação paralelo 12 pulsos 18

19 Associação de retificadores Associação paralelo 12 pulsos 19

20 Associação de retificadores Associação paralelo 12 pulsos 20

21 Associação de retificadores Associação série s - saída em tensão Indutância de dispersão do transformador suaviza os picos da corrente i 1 i 11 i d1 v 1 v 2 v d1 i L v 3 C L R L v L i 12 i d2 Y v d2 VL = Vd 1 + Vd 2 I L = Id1 = Id 2 21

22 Associação de retificadores Associação série s - saída em tensão 22

23 Retificador com transformador de entrada Impacto do transformador na comutação i 1 N 1 :N 2 R L v 1 v 2 v L X L Modelo dinâmico do transformador Modelo ideal N 1 :N 2 Modelo real r 1 x r 1 N 1 :N x v 1 v 2 v 1 x m r m e 1 e 2 v 2 Z i Z o Ideal 23

24 Retificador com transformador de entrada Impacto do transformador na comutação Para análise no conversor, considera-se se a impedância de saída do transformador e da rede 2 N x 2 o r o xo = x2 + ( x1 + xi ) N1 v 2 R L X L v L N 2 ro = r2 + ( r1 + ri ) N1 r x rede Normalmente a impedância do transformador é muito maior que a da rede, podendo esta ser desprezada i, i 2 24

25 Retificador com transformador de entrada Impacto da indutância de comutação L c R L v 2 v L L 1 Impacto da indutância L c : Diminuição da tensão de saída devido a indutância Retardo na comutação das correntes Diminuição das derivadas de corrente nos diodos 25

26 Retificador com transformador de entrada Impacto da indutância de comutação V i R L L 1 1 c ( t) = 100sen 314 = 2Ω = 200mH = 1µH 26

27 Retificador com transformador de entrada Impacto da indutância de comutação V i R L L 1 1 c ( t) = 100sen 314 = 2Ω = 200mH = 1mH 27

28 Retificador com transformador de entrada Impacto da indutância de comutação na tensão de saída de retificadores com carga RL V = V V Lm Lm Lm ideal V Lm tensão média m na carga V Lm ideal tensão média m ideal (L( c =0) V Lm queda queda de tensão procada pelo indutor L c queda V Lm queda = mω L I 2π c m número de pulsos do retificador 28

29 Retificador com transformador de entrada Impacto da indutância de comutação no ângulo de comutação da corrente de entrada de retificadores com carga RL ωlc I cos( α) cos( u + α ) = π 2V o sen m u ângulo de comutação α ângulo da corrente de entrada u 29